{"id":3530,"date":"2020-11-24T13:24:44","date_gmt":"2020-11-24T12:24:44","guid":{"rendered":"https:\/\/www.umweltperspektiven.ch\/?p=3530"},"modified":"2022-02-09T11:06:47","modified_gmt":"2022-02-09T10:06:47","slug":"epigenetik-330-jahre-alte-pappel-erzaehlt-aus-ihrem-leben","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.organisator.ch\/de\/sustainability\/2020-11-24\/epigenetik-330-jahre-alte-pappel-erzaehlt-aus-ihrem-leben\/","title":{"rendered":"Epigenetik: 330 Jahre alte Pappel erz\u00e4hlt aus ihrem Leben"},"content":{"rendered":"<figure id=\"attachment_3531\" aria-describedby=\"caption-attachment-3531\" style=\"width: 567px\" class=\"wp-caption alignnone\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"wp-image-3531\" src=\"\/\/www.umweltperspektiven.ch\/wp-content\/uploads\/2020\/11\/Epigenetik-Baum-UP_Umwelt-Perspektiven-johannes-plenio.jpg\" alt=\"\" width=\"567\" height=\"378\" \/><figcaption id=\"caption-attachment-3531\" class=\"wp-caption-text\">Die sogenannte Epigenetik ist ein wichtige Disziplin der Umweltforschung: Sie liefert Informationen zur Baumqualit\u00e4t. (Bild: Unsplash)<\/figcaption><\/figure>\n<p>In der Epigenetik werden vererbbare \u00c4nderungen der Aktivit\u00e4t von Genen untersucht, die nicht auf Ver\u00e4nderungen der prim\u00e4ren DNA-Sequenz beruhen. \u201eW\u00e4hrend bei S\u00e4ugetieren epigenetische Markierungen normalerweise bei jeder Generation zur\u00fcckgesetzt werden, ist dies bei Pflanzen nicht immer der Fall. Epigenetische Ver\u00e4nderungen innerhalb einer Generation k\u00f6nnen bei Pflanzen stabil an die n\u00e4chste Generation weitergegeben und sogar \u00fcber viele Generationen hinweg vererbt werden\u201c, sagt <a href=\"\/\/www.professoren.tum.de\/johannes-frank\">Frank Johannes, Professor f\u00fcr Populationsepigenetik und Epigenomik an der Technischen Universit\u00e4t M\u00fcnchen (TUM)<\/a>.<\/p>\n<p>Sein Forschungsteam ist daran interessiert, wie oft Epimutationen in Pflanzengenomen auftreten, wie stabil sie \u00fcber Generationen hinweg sind und ob sie wichtige Pflanzenmerkmale beeinflussen k\u00f6nnen.<\/p>\n<p><strong>B\u00e4ume tragen viele Epimutationen in sich<\/strong><\/p>\n<p>\u201eAufgrund ihrer Langlebigkeit k\u00f6nnen B\u00e4ume uns epigenetische Erkenntnisse \u00fcber gro\u00dfe Zeitr\u00e4ume hinweg liefern\u201c, sagt <a href=\"\/\/www.ias.tum.de\/active-fellows\/johannes-frank\/\">Prof. Johannes<\/a>. Zusammen mit <a href=\"\/\/www.ias.tum.de\/active-fellows\/schmitz-robert-j\/\">Robert J. Schmitz<\/a>, Professor an der University of Georgia (USA) und Hans Fisher Fellow am Institute for Advanced Study der TUM (TUM-IAS), hat er jetzt zwei Studien dazu ver\u00f6ffentlicht.<\/p>\n<p>Dabei konzentrierte sich das Team auf einen 330 Jahre alten Pappelbaum. Es verglich die DNA-Methylierung, einen Mechanismus bei Pflanzen, der eine chemische Ver\u00e4nderung der DNA darstellt, bei Bl\u00e4ttern verschiedener \u00c4ste des Baumes. Dabei konnten sie zeigen, dass epigenetische Ver\u00e4nderungen in Abh\u00e4ngigkeit vom Baumalter kontinuierlich zunehmen. Je weiter zwei Bl\u00e4tter in Bezug auf die Entwicklungszeit des Astes voneinander entfernt waren, desto un\u00e4hnlicher waren sie sich auf der Ebene der DNA-Methylierung. Daraus schlossen die Forscherinnen und Forscher, dass die Rate der Epimutationen pro Jahr circa 10.000 Mal h\u00f6her ist als die genetische Mutationsrate bei demselben Baum.<\/p>\n<p><strong>Baumalter mit Epigenetik datierbar<\/strong><\/p>\n<p>Aus dieser Entdeckung ergab sich die Einsicht, dass Epimutationen auch als eine Art molekulare Uhr zur Bestimmung des Alters des Baumes dienen k\u00f6nnen. &#8222;Nur einige \u00c4ste waren durch das Z\u00e4hlen von Jahrringen datiert worden, aber leider nicht der Hauptstamm. Diese Information brauchten wir aber f\u00fcr unsere Analyse. Also haben wir das Gesamtalter des Baumes als einen unbekannten Parameter behandelt und uns anhand der DNA-Methylierungsdaten der Bl\u00e4tter sagen lassen, wie alt der Baum ist. Dies ergab eine Sch\u00e4tzung von etwa 330 Jahren\u201c, berichtet Prof. Johannes.<\/p>\n<p>Sp\u00e4ter stellte sich heraus, dass diese Sch\u00e4tzung mit der auf dem Durchmesser basierenden Datierung des Hauptstammes und mit anderen Informationen \u00fcber die Lebensgeschichte dieses speziellen Baumes \u00fcbereinstimmte. \u201eDas war der erste Hinweis, dass es so was wie eine epigenetischen Uhr in B\u00e4umen gibt\u201c.<\/p>\n<p><strong>Ein Fenster in die Vergangenheit<\/strong><\/p>\n<p>Das Team von Prof. Johannes geht nun der Frage nach, ob Umweltver\u00e4nderungen, die die B\u00e4ume im Laufe ihres langen Lebens erfahren, epigenetische Signaturen hinterlassen, die gelesen werden k\u00f6nnen, um etwas \u00fcber ihre Vergangenheit zu erfahren.<\/p>\n<p>&#8222;Unser Ziel ist es, historische Umweltdaten mit unserer epigenetischen Arbeit zusammenzuf\u00fchren um zu verstehen, ob B\u00e4ume spezifische Umweltherausforderungen wie D\u00fcrren oder Temperaturschwankungen epigenetisch \u201aaufzeichnen\u2018. Diese Art von Informationen kann f\u00fcr den Blick in die Zukunft n\u00fctzlich sein, insbesondere angesichts des globalen Klimawandels.\u201c<\/p>\n<p><em><strong>Publikationen<\/strong>:<\/em><br \/>\n<em>Brigitte Hofmeister; Johanna Denkena; Maria Colome-Tatche; Yadollah Shahryary; Rashmi Hazarika; Jane Grimwood; Sujan Mamidi; Jerry Jenkins; Paul Grabowski; Avinash Sreedasyam; Shengqiang Shu; Kathleen Lail; Anna Lipzen; Catherine Adam; Kerrie Barry; Rotem Sorek; David Kudrna; Rod Wing; Talag Jayson; David Hall; Daniel Jacobson; Gerald Tuskan; Jeremy Schmutz; Frank Johannes; Robert J Schmitz: <a href=\"\/\/doi.org\/10.1186\/s13059-020-02162-5\">A genome assembly and the somatic genetic and epigenetic mutation rate in a wild long-lived perennial Populus trichocarpa<\/a>. Genome Biology, 21, 259 (2020). DOI: 10.1186\/s13059-020-02162-5<\/em><\/p>\n<p><em>Yadollah Shahryary; Aikaterini Symeonidi; Rashmi R Hazarika; Johanna Denkena; Talha Mubeen; Brigitte Hofmeister; Thomas van Gurp; Maria Colom\u00e9-Tatch\u00e9; Koen Verhoeven; Gerald Tuskan; Robert J Schmitz; Frank Johannes: <a href=\"\/\/doi.org\/10.1186\/s13059-020-02161-6\">AlphaBeta: Computational inference of epimutation rates and spectra from high-throughput DNA methylation data in plants<\/a>. Genome Biology, 21, 260 (2020). DOI: 10.1186\/s13059-020-02161-6<\/em><\/p>\n<p><strong>Mehr Informationen<\/strong>:<br \/>\nIn einem laufenden Nachfolgeprojekt arbeitet Frank Johannes mit <a href=\"\/\/www.waldwachstum.wzw.tum.de\/\">Hans Pretzsch, Professor f\u00fcr Waldwachstumskunde an der TUM<\/a>, zusammen. Sein Lehrstuhl leitet ein europ\u00e4isches Buchenexperiment im Steigerwald\/Mitteldeutschland, wo einzelne B\u00e4ume seit ihrer Erstpflanzung im Jahr 1870 genau beobachtet wurden. F\u00fcr diese B\u00e4ume stehen detaillierte Wachstums- und Klimadaten zur Verf\u00fcgung. Nun gehen sie der Frage nach, ob und wie anhand von epigenetischen Messungen die Entwicklungsgeschichte dieser B\u00e4ume rekonstruiert werden kann.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>In der Epigenetik werden vererbbare \u00c4nderungen der Aktivit\u00e4t von Genen untersucht, die nicht auf Ver\u00e4nderungen der prim\u00e4ren DNA-Sequenz beruhen. \u201eW\u00e4hrend bei S\u00e4ugetieren epigenetische Markierungen normalerweise bei jeder Generation zur\u00fcckgesetzt werden, ist dies bei Pflanzen nicht immer der Fall. 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